Расчет обмотки статораСхему обмотки статора выбирают в зависимости от мощности машины, ориентируясь на конструкцию и предполагаемую технологию укладки обмотки в пазы. Машины мощностью до 12—15 кВт в большинстве случаев имеют однослойную концентрическую обмотку из круглого провода. В машинах большей мощности обмотки выполняют двухслойными, а при механизированной укладке применяют одно–двухслойные или двухслойные концентрические обмотки, которые могут быть уложены в пазы без подъема шага. Все обмотки из прямоугольного провода выполняют только двухслойными, равнокатушечными. Обмоточный коэффициент k o6 = kpky рассчитывают в зависимости от числа пазов на полюс и фазу q и укорочения шага обмотки b = yрлсч/t, где урасч – расчетный шаг, определяемый по формулам в зависимости от типа обмотки. В двухслойных обмотках асинхронных двигателей шаг выполняют в большинстве случаев с укорочением, близким к b = 0, 8:
После расчета k об1 уточняют значение потока Ф, Вб:
и определяют индукцию в воздушном зазоре B d, Тл
Если полученное значение Bd выходит за пределы рекомендуемой области (см. рис. 3.6—3.8) более чем на ± 5 %, следует принять другое значение числа и пи повторить расчет.
Если линейная нагрузка и индукция в воздушном зазоре при принятом числе пазов и эффективных проводников в пазу находятся в рекомендуемых пределах, переходят к расчету сечения эффективного проводника и обмоточного провода. Сечение эффективных проводников, м2, определяют, исходя из тока одной параллельной ветви и допустимой плотности тока в обмотке:
С точки зрения повышения использования активных материалов плотность тока J1 должна быть выбрана как можно большей, но при этом возрастают потери в меди обмотки. Увеличение потерь сказывается, во–первых, на повышении температуры обмотки и, во–вторых, на КПД двигателя. В асинхронных двигателях общего назначения при принятой в них системе косвенного охлаждения влияние плотности тока на нагрев обмотки более существенно, чем на КПД. На этом основании определены качественные зависимости допустимой плотности тока в обмотках различных машин. Она повышается с уменьшением габаритов машины, с увеличением допустимого нагрева обмотки при переходе на другой, более высокий класс нагревостойкости изоляции и с повышением интенсивности охлаждения (например, в машинах защищенного исполнения по сравнению с закрытыми обдуваемыми двигателями). Нагрев пазовой части обмотки зависит от произведения линейной нагрузки на плотность тока (AJ). Поэтому выбор допустимой плотности тока производят с учетом линейной нагрузки двигателя J, А/м2: J = (AJ)/A. (4.10) Значения (AJ) для асинхронных двигателей различных исполнения и мощности приведены на рис. 4.2. Для всыпных обмоток могут быть использованы обмоточные провода диаметром не более 1, 8 мм, однако в современных двигателях для повышения надежности обмотки и упрощения ее укладки в пазы используют провода меньшего диаметра. В обмотках, предназначенных да механизированной укладки, диаметр изолированного провода обычно берут не более 1, 4 мм, а при ручной укладке (двигатели c h > 160 мм) – не более 1, 7мм. Если расчетное сечение эффективного проводника в машинах со всыпной обмоткой выше значений, соответствующих указанным диаметрам, то эффективный проводник делят на несколько элементарных.
Рис. 4.2. Средние значения произведения AJ асинхронных двигателей со степенью зашиты: а – IP44, h < 132 мм; б – IP44, А = 160 ¸ 250 мм; в – IP44, h=280¸ 355мм; (при продуваемом роторе); г – IP23, h = 160¸ 250 мм; д – IР23, h = 280¸ 355 мм; е – IP23 приUном = 6000 В Для этого по табл. 4.2 подбираются сечение q эл и число элементарных проводников n эл, составляющих один эффективный, таким образом, чтобы диаметр d элэлементарных проводников не выходил за указанные пределы, а их суммарная площадь сечения была близка к расчетному сечению эффективного проводника:
Таблица 4.2 Диаметр и площади поперечного сечения круглых медных эмалированных проводов марок ПЭТВ и ПЭТ–155
Примечание. Провода, размеры которых указаны в скобках, следует применять только при обосновании технико–экономической целесообразности. В обмотках из круглого провода число элементарных проводников может быть взято до 6—8, но при большом пэл возрастают технологические трудности намотки катушек, поэтому в современных машинах стремятся уменьшить число элементарных проводников в одном эффективном до 6—8, для чего увеличивают число параллельных ветвей. В двухполюсных двигателях nэл увеличивают, поскольку число параллельных ветвей в них не может быть более двух. При проектировании машин с обмоткой из прямоугольного провода сечение каждого проводника не должно быть взято более 17–20 мм2, так как в этом случае становится заметным возрастание потерь на вихревые токи. Если расчетное значение qэф > 20 мм2, то прямоугольные проводники подразделяют на элементарные так, чтобы qэл ≤ 17 ÷ 20 мм2. В обмотках из прямоугольного провода, укладываемых в открытые пазы, пэл обычно не более 2. При пэл = 2 они располагаются на одном уровне по высоте паза. Обмотку с четырьмя элементарными проводниками в асинхронных двигателях применяют редко. Если обмотка выполняется из подразделенных катушек, которые укладывают в полуоткрытые пазы, то всегда образуются два элементарных проводника, так как катушки, расположенные на одной высоте в пазу, соединяются параллельно. При прямоугольных обмоточных проводах сечение эффективного проводника не должно превышать 35—40 мм2, поэтому при большом номинальном токе в таких машинах выполняют наибольшее возможное число параллельных ветвей. По одной и той же площади поперечного сечения прямоугольных проводников их линейные размеры а x b могут быть различны, поэтому окончательный выбор обмоточного провода производят одновременно c расчетом размеров зубцовой зоны. После окончательного выбора qЭЛ, п ЭЛи а следует уточнить плотность тока в обмотке, которая может несколько измениться по сравнению с предварительно принятой при подборе сечений элементарных проводников: J = I 1НОМ /(а q ЭЛ n ЭЛ ) (4.12) На этом расчет обмотки статора заканчивается.
|
(4.7)
(4.8)
(4.9)
. (4.11)
